Simulación Numérica del Campo de Flujo de un Tiltrotor durante el Despegue y Aterrizaje a Bordo de un Buque Basada en Acoplamiento CFD-CSD
Autores: Yu, Peng; Hu, Zhiyuan; Xu, Guohua; Shi, Yongjie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación Numérica del Campo de Flujo de un Tiltrotor durante el Despegue y Aterrizaje a Bordo de un Buque Basada en Acoplamiento CFD-CSD
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cuchilla
Deformación
Aerodinámica
CFD-CSD
Rotor inclinado
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Debido al pequeño ángulo de inclinación, un tiltrotor opera en condiciones de flujo no axial durante el despegue y aterrizaje a bordo de un barco. La no uniformidad de la carga de aire en las palas es alta, lo que resulta en deformación estructural con alta frecuencia de fluctuación, afectando las características aerodinámicas del rotor. Se propone un nuevo solucionador de dinámica de fluidos computacional y dinámica estructural computacional (CFD-CSD) para analizar los efectos de la deformación elástica de la pala en las características aerodinámicas. Este método es adecuado para la simulación aeroelástica de despegues y aterrizajes de tiltrotor a bordo de un barco. El método CFD utiliza las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) como la ecuación de control, mientras que el solucionador CSD se basa en el modelo de viga de Timoshenko. Los solucionadores se combinan con una estrategia de acoplamiento suelto bidireccional para mejorar la eficiencia de la solución. La técnica de ensamblaje inverso de superposición (ROAT) se utiliza para eliminar los efectos de los puntos de malla huérfanos después de la deformación. La simulación se lleva a cabo durante el despegue y aterrizaje a diferentes alturas y diferentes ángulos de inclinación, utilizando el tiltrotor XV-15 como ejemplo. Un análisis de la carga de aire del rotor y la interferencia mutua del vórtice y la estela indica que cuando el tiltrotor despega o aterriza con un pequeño ángulo de inclinación, el vórtice de desprendimiento del ala hace que la estela del rotor se enrosque hacia arriba antes de alcanzar la cubierta del barco, produciendo fuertes fluctuaciones de empuje. La deformación elástica de la pala reduce las fluctuaciones en la amplitud del empuje. Este fenómeno es más pronunciado en áreas de altas fluctuaciones en la carga de aire de la pala.
Descripción
Debido al pequeño ángulo de inclinación, un tiltrotor opera en condiciones de flujo no axial durante el despegue y aterrizaje a bordo de un barco. La no uniformidad de la carga de aire en las palas es alta, lo que resulta en deformación estructural con alta frecuencia de fluctuación, afectando las características aerodinámicas del rotor. Se propone un nuevo solucionador de dinámica de fluidos computacional y dinámica estructural computacional (CFD-CSD) para analizar los efectos de la deformación elástica de la pala en las características aerodinámicas. Este método es adecuado para la simulación aeroelástica de despegues y aterrizajes de tiltrotor a bordo de un barco. El método CFD utiliza las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) como la ecuación de control, mientras que el solucionador CSD se basa en el modelo de viga de Timoshenko. Los solucionadores se combinan con una estrategia de acoplamiento suelto bidireccional para mejorar la eficiencia de la solución. La técnica de ensamblaje inverso de superposición (ROAT) se utiliza para eliminar los efectos de los puntos de malla huérfanos después de la deformación. La simulación se lleva a cabo durante el despegue y aterrizaje a diferentes alturas y diferentes ángulos de inclinación, utilizando el tiltrotor XV-15 como ejemplo. Un análisis de la carga de aire del rotor y la interferencia mutua del vórtice y la estela indica que cuando el tiltrotor despega o aterriza con un pequeño ángulo de inclinación, el vórtice de desprendimiento del ala hace que la estela del rotor se enrosque hacia arriba antes de alcanzar la cubierta del barco, produciendo fuertes fluctuaciones de empuje. La deformación elástica de la pala reduce las fluctuaciones en la amplitud del empuje. Este fenómeno es más pronunciado en áreas de altas fluctuaciones en la carga de aire de la pala.